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金属薄板等离子体弧柔性成形是国外近几年提出的一种柔性、无模具成形的新工艺,它是一种利用等离子体弧扫描金属薄板表面时形成的厚度方向的瞬时温度梯度所导致的热应力来实现薄板弯曲成形的新技术。等离子体弧柔性成形过程中不需要模具,所以不存在随之而来的模具制作费、制作周期、磨损及润滑等问题,特别适合于形状简单的单件、小批量工件的弯曲成形,还可以对一些形状特殊或尺寸微小、难以采用其他方法加工的简单工件的弯曲成形,在船舶、汽车、航空航天和微电子等领域具有广阔的应用前景。
金属薄板等离子体弧柔性成形的基本形式是成形V形弯曲件,但在实际生产中,大量的是具有三维形状的异形件,其中圆弧件和圆弧复合件较为常见,因此,金属薄板等离子体弧圆弧柔性成形技术的基础研究尤其重要。所以本文在V形弯曲的基础上做出了如下问题的研究:
1.探讨了薄板等离子体弧柔性成形技术的成形原理和特点。
2.数值模拟了等离子体弧柔性成形过程,进一步完善成形过程的三维非线性瞬态热—结构耦合分析仿真模型,计算出了包括温度场分布、应力分布及形变规律等结果。
3.实验研究了扫描位置对弯曲角的影响,对实验当中出现的棱角效应作了成形机理探讨和数值模拟分析。
4.分析了圆弧件与V形弯曲件的几何关系,并首次提出了参数γ与圆弧面光滑程度的关系,利用有限元分析软件Ansys中的二次开发语言ADPL编制了金属薄板等离子体弧圆弧柔性成形的仿真程序,数值模拟和实验采用了渐进式等离子弧成形的方法,通过多次V形弯曲,得到了符合要求的圆弧面。